【正文】 電壓溫度試驗(yàn)現(xiàn)象評(píng)分1100502060%TiNb腐蝕較嚴(yán)重,有大量淡黃色氧化物生成,30%和70%表面變成淡黃色2100356040%：腐蝕嚴(yán)重，質(zhì)量有明顯變化，經(jīng)干燥處理有大量淡黃氧化物粉末生成3100209050%：表面顏色由金屬光澤變暗，無(wú)明顯變化0450506030%：腐蝕嚴(yán)重，質(zhì)量有明顯變化，經(jīng)干燥處理有大量淡黃氧化物粉末生成550359040%：腐蝕嚴(yán)重，質(zhì)量有明顯變化，經(jīng)干燥處理有大量淡黃氧化物粉末生成650202030%：腐蝕嚴(yán)重，有淡黃色氧化物生成710509030%：反應(yīng)劇烈，起始1min電壓調(diào)節(jié)不到50v，—，試樣腐蝕嚴(yán)重，質(zhì)量有明顯變化，經(jīng)干燥處理有大量淡黃氧化物粉末生成2810352040%：反應(yīng)劇烈，電壓調(diào)節(jié)不到35v，試樣腐蝕嚴(yán)重，質(zhì)量有明顯變化，經(jīng)干燥處理有大量淡黃氧化物粉末生成2910206050%：試樣腐蝕嚴(yán)重，質(zhì)量有明顯變化，經(jīng)干燥處理有大量淡黃氧化物粉末生成2注：以反應(yīng)劇烈與否評(píng)分，劇烈為2分，不劇烈為0分。各實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)劇烈程度評(píng)分見(jiàn)表見(jiàn)表12。由于正交實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果比較混亂，難以直接觀察出陽(yáng)極氧化中各因素對(duì)試樣反應(yīng)的影響規(guī)律或趨勢(shì)。為了較好的了解各因素對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響程度和規(guī)律，本實(shí)驗(yàn)采用極差分析來(lái)優(yōu)化各因素水平。通過(guò)分析正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得出實(shí)驗(yàn)直觀分析表見(jiàn)表12。表12正交實(shí)驗(yàn)直觀分析表Table 12 Orthogonal experiment intuitive analysis form由表12可以看出，在基體硝酸濃度三水平各自所在的一組實(shí)驗(yàn)中，其他因素的三水平各出現(xiàn)一次。根據(jù)表12所得數(shù)據(jù)，將硝酸濃度因素1水平的三組實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)編號(hào)為3）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)（反應(yīng)劇烈程度評(píng)分）相加，其和記為H1，則：H1=++0=3把硝酸濃度因素2水平的三組實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)編號(hào)為6）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)（反應(yīng)劇烈程度評(píng)分）相加，其和記為H2，則：H2=++=把硝酸濃度因素3水平的三組實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)編號(hào)為9）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)（反應(yīng)劇烈程度評(píng)分）相加，其和記為H3，則：H3=2+2+2=6硝酸濃度因素的三水平實(shí)驗(yàn)中，在每一水平的那組實(shí)驗(yàn)，該因素的水平出現(xiàn)3次，而其它三個(gè)因素的三水平各出現(xiàn)一次。數(shù)據(jù)和HHH3分別反映了基體硝酸濃度因素3三水平各三次影響和相應(yīng)的其他每個(gè)因素的三水平各一次影響，主要分別反映硝酸濃度因素3水平的影響。比較Hl、HH3大小時(shí)，可以認(rèn)為其他因素對(duì)HHH3的影響大體上是相同的。HHH3之間的差異可以看作是由于硝酸濃度因素的不同水平造成的。將Hl、HH3分別除以3就可以得到反應(yīng)激烈程度的每一水平的平均值:hl=Hl/3=1h2=H2/3=h3=H3/3=2同理，可以將其他因素進(jìn)行相同的分析，所得的結(jié)果見(jiàn)表12所示。為了更直觀地看出硝酸濃度因素對(duì)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的影響，把該因素的三水平與反應(yīng)劇烈程度評(píng)分作曲線，見(jiàn)圖16。同理對(duì)其他二因素也作同樣的曲線，分別見(jiàn)圖。（l）硝酸濃度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響分別把該因素的三個(gè)水平(100%、50%、10%)的三次實(shí)驗(yàn)各作為一組，這樣就可以根據(jù)該因素的三水平將9次實(shí)驗(yàn)分為三組。由圖16可知，隨著硝酸濃度的降低，反應(yīng)劇烈程度近似呈線性增大，在硝酸濃度為10%，反應(yīng)劇烈程度評(píng)分達(dá)到2，這是因?yàn)椴煌瑵舛认跛犭娊庖褐校皆诤辖鸨砻娴腘O3濃度也不同，這時(shí)電極表面的粒子擴(kuò)散和電遷速度也不同，這就影響了電極反應(yīng)速度。通過(guò)表（4—4）極差分析，硝酸濃度的極差大于其它因素的極差，所以硝酸濃度是影響反應(yīng)的最大因素。圖16硝酸濃度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響Figure 16 Nitric acid concentration on the experimental effect（2）電解電壓對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響由圖17可知，在電解電壓為35V時(shí)反應(yīng)最劇烈，50V次之，20V反應(yīng)程度最小，這是因?yàn)楦淖冸妷壕褪歉淖兞苏麄€(gè)反應(yīng)的電極電勢(shì)。在硝酸溶液中，不發(fā)生濃差極化，而是存在改變電極電勢(shì)情況下，改變電化學(xué)反應(yīng)活化能而直接地影響電極反應(yīng)速度。通過(guò)表（4—4）極差分析，電解電壓是影響反應(yīng)的第二因素。圖17電解電壓對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響Figure 17 Electrolysis voltage on the experimental effect（3）反應(yīng)溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響由圖18可知，反應(yīng)溫度在反應(yīng)溫度為60℃時(shí)，反應(yīng)劇烈程度最大，20℃次之，90℃。.這說(shuō)明反應(yīng)程度并不與反應(yīng)溫度呈正比，通過(guò)表（4—4）的極差分析，反應(yīng)溫度的極差值最小，所以反應(yīng)溫度是實(shí)驗(yàn)的最小因素。圖18反應(yīng)溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響Figure 18 Reaction temperature on the experimental effect在陽(yáng)極氧化過(guò)程中，以硝酸為電解液，反應(yīng)機(jī)理和鋁表面多孔型陽(yáng)極氧化膜的形成過(guò)程大致相同，反應(yīng)機(jī)理為：氧化的初期，鋁表面首先形成致密的阻擋層，隨后阻擋層的表面發(fā)生局部溶解，開(kāi)始出現(xiàn)細(xì)孔，這些細(xì)孔的存在導(dǎo)致氧化膜表面不均勻，從而出現(xiàn)“局部”的電化學(xué)溶解，最終導(dǎo)致多孔結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。可認(rèn)為在氧化的初期（接上電源的那一瞬間），反應(yīng)電流急劇下降，合金的表面形成致密的氧化膜；隨后電流有所增大，那是因?yàn)橹旅苎趸瘜泳植咳芙庑纬杀砻姘纪共黄?，在整個(gè)氧化膜的表面存在彌散分布的納米級(jí)凹陷和突兀；當(dāng)恒定電壓，凹陷處的電場(chǎng)支持的電解液溶解作用加強(qiáng)，使得凹陷加劇從而轉(zhuǎn)變成納米級(jí)孔道。將反應(yīng)后的所生成黃色氧化物經(jīng)過(guò)去離子水清洗后，烘干裝入試樣袋，進(jìn)行SEM形貌檢測(cè)。圖19為正交實(shí)驗(yàn)1—9實(shí)驗(yàn)生成黃色氧化物的SEM形貌分析圖和EDX成分分析圖。從圖可知，除了正交實(shí)驗(yàn)3中的試樣在硝酸中的陽(yáng)極氧化過(guò)程中沒(méi)發(fā)生反應(yīng)外，其余的試樣均發(fā)生了腐蝕，生成的黃色氧化物為二氧化鈦主要由Ti和O兩種元素組成，二氧化鈦表面均出現(xiàn)納米孔，但由于實(shí)驗(yàn)條件的影響所生成的納米TiO2形貌各有差異，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明合金在硝酸中陽(yáng)極氧化能制備納米二氧化鈦。從圖19中可看出正交實(shí)驗(yàn)5和正交實(shí)驗(yàn)6所生成的氧化物形貌規(guī)則，納米孔排列整齊有序，正交實(shí)驗(yàn)5生成的納米二氧化鈦表面形成排列整齊的納米孔，孔徑為100—125nm，109個(gè)/cm2；正交實(shí)驗(yàn)6生成的納米二氧化鈦生成整齊有序的納米孔，孔徑大小為45—50nm，109個(gè)/cm2。正交實(shí)驗(yàn)1正交實(shí)驗(yàn)2正交實(shí)驗(yàn)4正交實(shí)驗(yàn)5正交實(shí)驗(yàn)6正交實(shí)驗(yàn)7正交實(shí)驗(yàn)8正交實(shí)驗(yàn)9圖19正交實(shí)驗(yàn)生成的產(chǎn)物SEM和EDX圖Figure 19 Orthogonal experimental generation product SEM and EDX figure本章以硝酸為電解液，通過(guò)TiNb合金的陽(yáng)極氧化，制備TiO2納米多孔材料。并科學(xué)系統(tǒng)地分析了電解液濃度、電解電壓、電解氧時(shí)溫度對(duì)TiO2納米多孔材料制備的影響。以硝酸為電解液對(duì)TiNb合金進(jìn)行陽(yáng)極氧化，各試樣中Nb的含量有明顯增加，Ti的含量減少了，Ti發(fā)生了選擇性腐蝕，成分分析可以得出氧化物中有TiO2生成但結(jié)構(gòu)形貌各有不同，結(jié)果和反應(yīng)因素有很大的關(guān)系，通過(guò)正交試驗(yàn)我們可以清晰地看出正交實(shí)驗(yàn)5：40% TiNb試樣在電解電壓為35V、反應(yīng)溫度為90℃、電解液濃度為50%硝酸的作用下生成的納米TiO2結(jié)構(gòu)致密，納米孔徑清晰，排列整齊規(guī)則。正交實(shí)驗(yàn)6：30% TiNb試樣在電解電壓為20V、反應(yīng)溫度20℃、電解液濃度為50%硝酸的作用下生成的納米TiO2孔徑排列整齊規(guī)則。由以上正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說(shuō)明利用陽(yáng)極氧化法能制得我們所需的納米TiO2，在實(shí)驗(yàn)中電解液的濃度和電解電壓對(duì)制備納米TiO2有很大影響，這與正交實(shí)驗(yàn)直觀分析的結(jié)果相吻合。4結(jié)論與前景展望本論文以TiNb合金為原料，開(kāi)發(fā)了一條新穎的合成路線，即通過(guò)陽(yáng)極氧化法進(jìn)行陽(yáng)極氧化這一途徑成功的制備了納米二氧化鈦。在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，并通過(guò)SEM、EDX等測(cè)試手段對(duì)樣品進(jìn)行表征，認(rèn)真地分析了陽(yáng)極氧化法制備納米TiO2中各種因素有什么影響，為制備納米TiO2，尋找有效的途徑提供可靠依據(jù)。納米科學(xué)技術(shù)是80年代末、90年代初才迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)前沿、交叉性新型學(xué)科領(lǐng)域，自從納米技術(shù)的誕生到現(xiàn)在，所取得成就以及對(duì)各個(gè)領(lǐng)域的影響和滲透一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。對(duì)納米材料的研究一個(gè)突出特點(diǎn)是:基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的銜接是非常緊密的，并且實(shí)驗(yàn)成果的轉(zhuǎn)化速度之快超出人們的預(yù)料，其基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究都取得了重要的進(jìn)展。納米技術(shù)的發(fā)展將會(huì)在21世紀(jì)的工業(yè)領(lǐng)域引起一場(chǎng)革命性的變化。有專家預(yù)言:納米科技、信息技術(shù)和生物技術(shù)將成為21世紀(jì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的三大支柱。納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將使各國(guó)在世界經(jīng)濟(jì)中的地位排布發(fā)生變化，因而納米技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家爭(zhēng)奪的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，他們都對(duì)納米技術(shù)的開(kāi)發(fā)、研究投入了大量的人力、物力。歐洲的一些國(guó)家、日本以及美國(guó)己經(jīng)制定并實(shí)施了各自的納米科學(xué)技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略計(jì)劃。但是我國(guó)卻存在著很多問(wèn)題和因素嚴(yán)重制約納米技術(shù)的發(fā)展，但我國(guó)也一定要抓住這一歷史性機(jī)遇，迎接新的挑戰(zhàn)進(jìn)一步制定和完善適合我國(guó)國(guó)情的各項(xiàng)發(fā)展戰(zhàn)略，把應(yīng)用納米科技促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造和發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化為重點(diǎn)工作，高度重視創(chuàng)新能力，努力為產(chǎn)業(yè)化提供強(qiáng)大的保障，加快培育和發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)、能源技術(shù)、環(huán)境科學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域的跨越式發(fā)展，搶占新的科技、經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略制高點(diǎn)。納米科學(xué)和納米技術(shù)將是下一個(gè)信息時(shí)代的中心，而且將帶來(lái)如20世紀(jì)70年代早期微米科學(xué)技術(shù)同樣的深刻變革，納米技術(shù)將改變21世紀(jì)幾乎所有人造物質(zhì)的本質(zhì)。納米材料在性能方面的重大進(jìn)展以及制造方式也將閃現(xiàn)出又一次的產(chǎn)業(yè)革命的火花。5參考文獻(xiàn)[1] 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